Принцип работы и преимущества ЧПУ-проволочной электроэрозионной резки

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — нестандартный металлообрабатывающий процесс, удаляющий материал искровой эрозией. Электрический разряд (искра) возникает между электродом-проволокой и обрабатываемой деталью. Между ними — низкопроводящая среда (дистилированная вода). По мере работы среда непрерывно промывается. Траектория реза задается длиной, легко обрабатывает любое число движущихся блоков. В большинстве проектов — 2 движимых блока на рельс и 2 рельсы на ось.

Винт ЧПУ-проволочной ЭЭО преобразует вращение в линейное движение. Другие ЧПУ-станки (фрезерные, плазменные) могут использовать ремни или зубчатые рейки, но винты — самое распространенное решение для фрезерных.

Винт превращает вращение в линейное движение, трение и люфт должны быть минимальны. В нескольких измерениях режущая линия движется под широким углом. Конус вырезается в заготовке. Это полезно для штампов экструзии. Проволоку проходят через предварительно просверленное отверстие для резания. Помимо металлов, ЧПУ-проволочная ЭЭО обрабатывает другие проводящие материалы (графит, алмаз, металлические сплавы).

Этапы проволочной ЭЭО

Проволочная ЭЭО — один из самых распространенных методов. При приближении проволоки к заготовке квадрат зазора растет с электрическим полем. Диэлектрик проникает в зону электрического пробоя, искры проходят между проводом и заготовкой, ток эродирует их. Сварочная проволока защищает электрод от эрозии — он постоянно подвивается.

Стальная проволока обычно из латуни, фиксируется ромбовидными направляющими сверху и снизу. В плоскости X-Y направляющие движутся, верхняя — независимо по трем осям. Это позволяет обрабатывать конусы и сложные хрупкие формы. ЧПУ управляет направляющими и заготовкой. Средний диаметр проволоки 0,25 мм, длина на катушке ~10 миль.

Разрез уже диаметра проволоки — нет прямого контакта, «резание» происходит за счет искр. Точность до ±микрон при самом тонком проволоке. Современные станки имеют несколько режущих головок для одновременной обработки и автоматической намотки проволоки.

Применение ЧПУ-проволочной ЭЭО

Проволочная электроэрозионная резка (WEDM) режет закаленные металлические пластины толщиной до 300 мм, которые трудно обработать иначе. Применяется, когда готовая деталь требует низких остаточных напряжений. Низкая сила резания, малое изменение механических свойств. В производстве штампов экструзии, пробивных штампов, инструментов. Для малых серий с жесткими допусками — оптимально. Полупроводниковая, медицинская, приборостроительная отрасли — основные потребители.

Преимущества ЭЭО требуют обработки:

• Сложных форм, недоступных традиционным резакам
• Особо твердых материалов с узкими допусками
• Микро-деталей, где давление традиционного инструмента разрушит деталь
• Отсутствие контакта инструмент/заготовка — обработка хрупких деталей без искажений
• Высокое качество поверхности
• Быстрое сверление микро-отверстий

Формы электроэрозионной резки

Два основных типа: традиционная (просадная/unker) и проволочная (wire cut).

Просадная ЭЭО (Sinker EDM) — разряжает ток через катод по металлу. Анод (заготовка) и ток реагируют, плавия/испаряя металл. Катод и заготовка в диэлектрике (углеводородная жидкость). Мелкие частицы смываются.

Проволочная ЭЭО (Wire EDM) — заряд по натянутой тонкой проволоке (катод) по заданному пути. Диэлектрик (обычно дистиллированная вода) промывает разрез, унося отработку и регулируя искры. Узкие резы (~0,015 дюйма, тоньше доступно), допуски ±0,0001 дюйма. Высокая точность дает сложную 3D-резку, сверхточные штампы, матрицы, стриpping-шаблоны.

ЧПУ-управление проволокой дает большую стабильность на 3D-осях. Простая резка — изменение X-Y координат, сложная — добавление оси движения направляющей. Доступны 4- и 5-осевые станки. Традиционная ЭЭО не дает острых углов и сверхсложных узоров — проволочная ЭЭО реализует их за счет точности.

Классическая ЭЭО режет металлы от 0,004 дюйма до >16 дюймов толщиной. При определенной толщине проволочная ЭЭО только испаряет металл, удаляя осадок. С обеих сторон проволоки возникает токовый круг — разрез должен быть толще проволоки. Тонкие проволоки решают проблему минимального зазора. Производители неуклонно уменьшают диаметр проволоки для уже и надежнее резов.